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Anno Accademico 2007/08
01IONFT
Generatori elettrochimici di energia
Corso di L. Specialistica in Ingegneria Chimica - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Spinelli Paolo ORARIO RICEVIMENTO     34 22 0 0 4
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/23 5 D - A scelta dello studente A scelta dello studente
Obiettivi dell'insegnamento
Il corso si propone di fornire agli studenti le conoscenze di base dell'elettrochimica necessarie per comprendere il funzionamento e le condizioni operative dei principali tipi di generatori elettrochimici (pile, accumulatori e fuel cell). Il corso fornisce inoltre la descrizione delle caratteristiche e delle prestazioni dei generatori più importanti e indica i criteri di confronto e di scelta che gli ingegneri devono adottare in relazione alle diverse applicazioni.
Competenze attese
Al termine del corso gli studenti saranno in grado di comprendere l'importanza dell'impiego dei generatori elettrochimici per le varie applicazioni, sia in termini di efficienza energetica che di impatto ambientale. In particolare gli studenti saranno in grado di valutare l'utilizzo di varie configurazioni elettrodiche e di acquisire gli strumenti necessari per la comprensione dei processi elettrochimici ed elettro-catalitici.
Prerequisiti
Per trarre il maggior profitto dal corso, gli studenti devono possedere buone conoscenze di base di termodinamica e cinetica chimica e di chimica fisica applicata.
Programma
Richiami di elettrochimica sugli elettroliti, sugli elettrodi e reazioni elettrodiche, sul calcolo dei potenziali di cella e di elettrodo, sulla cinetica elettrochimica e sulle dissipazioni energetiche. Sono presentati e discussi i principali tipi di generatori attraverso il confronto delle proprietà elettriche e operative. Vengono fornite indicazioni sui criteri di scelta dei generatori e si accenna ad alcune problematiche specifiche relative alle fuel cell e al veicolo elettrico.
Programma: informazioni integrative
Parte generale
Richiami di elettrochimica. Struttura di un sistema elettrochimico: elettrodi, elettrolita. Proprietà degli elettroliti, conduttività e meccanismi di conduzione. Aspetti termodinamici, tensione reversibile di una cella, potenziali di elettrodo. Cenni di cinetica elettrochimica, dissipazioni energetiche, cause di sovratensione. Sovratensione di concentrazione e sovratensione di attivazione; equazione di Butler-Volmer. Caratteristiche dei generatori elettrochimici: energia specifica, capacità, durata e vita. Caratteristiche elettriche, curve di scarica e curve di polarizzazione.

Descrizione dei diversi tipi di generatori
Generatori elettrochimici primari: pile Leclanché, pile alcaline, pile al Litio, altri generatori primari.
Generatori elettrochimici secondari: proprietà e caratteristiche, vita, cicli, condizioni di ricarica. Batterie al piombo, batterie Ni-Cd e Ni-MeH, sistemi secondari al Litio (Litio ione).
Pile a combustibile, generalità e caratteristiche. Fuel cell a membrana polimerica (PEMFC), alcaline AFC), ad acido fosforico (PAFC), a carbonati fusi (MCFC), ad ossidi (SOFC).
Problemi di durata delle fuel cell, stabilità dei catalizzatori, degrado degli elettroliti, carichi ciclici.
Processi di trattamento dei combustibili. Problematiche del veicolo elettrico.
Laboratori e/o esercitazioni
Il corso prevede alcune esercitazioni in laboratorio che riguardano le celle a combustibile a membrana polimerica (PEMFC). Gli studenti potranno assemblare una cella singola e analizzarne il comportamento e le prestazioni nell'impianto pilota (FC station) presente nel Laboratorio di Elettrochimica.
Sono previste inoltre delle visite guidate al Centro di Ricerca e Sviluppo Edison situato a Trofarello (Torino) e al centro HySyLab all'Environment Park di Torino.
Controlli dell'apprendimento / Modalità d'esame
L'esame finale è orale. L'orale ha una durata di 45', e riguarda tutti gli argomenti trattati nelle lezioni.
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2010/11
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